基于双折射滤波效应的可调谐多波长掺铒光纤激光器的研究

摘要

由于在高容量光纤通信、光学检测以及光纤传感等领域中的广泛运用，近年来可调谐多波长掺铒光纤激光器受到了研究者们的广泛关注。然而，现有的可调谐多波长掺铒光纤激光器通常借助梳状滤波器的调谐性能来实现自身的调谐功能，存在调谐功能单一、多个参量控制交叉串扰和激光调谐可控性差等问题。为克服以上问题，本文提出了一种新型的可调谐多波长激光器，具备多个参量单独调谐的功能。此外本文还分别从理论和实验方面对多波长掺铒光纤激光器的调谐性能进行研究，提出了可调谐激光器输出特性的优化方案，具体研究内容如下：
　　首先，利用双折射滤波效应的调谐性能，本文提出了一种具有环路结构的Lyot双折射滤波器理论模型，利用琼斯矩阵法分别对一阶和二阶Lyot双折射滤波器的输出特性进行了研究，并进行了数值仿真验证。
　　其次，本文提出并证明了一种新型的可调谐多波长激光器。其调谐功能是通过将功率对称型非线性光纤环镜引起的强度相干损耗效应与一阶 Lyot双折射光纤滤波器引起的双折射滤波效应相结合而实现。利用非线性光纤环镜与Lyot双折射滤波器在调谐功能上的互补性，实现了多输出参量的单独调谐。通过调节一阶Lyot滤波器，能实现波峰位置在一个自由光谱区内连续的精细调谐。而调节NOLM可实现光谱范围的粗调谐功能，光谱最大移动量达到8 nm。同时，本文分别采用调节NOLM输入光偏振态和控制泵浦功率两种方式实现对波长数目的控制，最大波长数目高达18条。此系统具有较好的稳定性，波长漂移低于0.06 nm，功率振荡低于0.35 dB，且单波长的频域信号中不存在高频分量。另一方面，通过将以上系统中的滤波器替换为二阶Lyot滤波器，还能对0.52 nm，0.78 nm和1.56 nm三种不同波长间隔进行切换，最终实现了波长间隔、波长数目、光谱范围的三种单独调谐功能。
　　最后，本文对基于一阶Lyot双折射滤波器的激光系统进行进一步的性能优化研究。通过分别调节掺铒光纤、单模光纤及保偏光纤的长度，研究系统的调谐性能。当选择掺铒光纤长度为15 m，单模光纤长度为10 km，保偏光纤长度为8 m时，多波长激光器的输出特性较好。

目录

封面

中文摘要

英文摘要

目录

第1章 绪 论

1.1 课题背景及研究意义

1.2 国内外研究现状分析及本文研究目的

1.3 多波长掺铒光纤激光器在调谐性能上存在的问题

1.4 本论文主要研究内容

第2章 多波长掺铒光纤激光器调谐性能的理论研究

2.1 引言

2.2 功率对称型NOLM的理论分析

2.3 一阶Lyot双折射滤波器的理论分析

2.4二阶Lyot双折射滤波器的理论分析

2.5 本章小结

第3章 基于双折射滤波器的TMWEDFL的实验研究

3.1 引言

3.2 实验装置及实验原理分析

3.3实验结果分析

3.4 本章小结

第4章 系统输出的性能优化设计

4.1 引言

4.2 不同掺铒光纤长度对调谐性的影响

4.3 不同单模光纤长度对调谐性的影响

4.4 不同保偏光纤长度对调谐性的影响

4.5 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文及其它成果

声明

致谢